双转子燃油流量计校准试验范文

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《工程与试验杂志》2014年第四期

1校准试验介绍

燃油流量计采用某型双转子燃油流量计（如图1所示），其工作示意图如图2所示。某计量标准台为主动式体积管装置，其工作原理为：伺服电机驱动标准计量油缸产生标准流量源，标准流量经过被校流量计回到油箱。通过调节电机的转速调节流量，用光栅测量活塞的位移，用计数卡测量活塞的运动时间。活塞运动速度乘以计量油缸的内径得到标准流量，通过流量计指示与标准流量相比较的方法进行流量计参数的校准。流量计校准通常有两种方法：（1）一定时间内，一定质量的工质通过流量计收集在油箱中，对其进行高度精确的测量。这种方法耗时并且复杂；（2）通过和流经一个简单且经过校准的基准流量计的流量对比来校准。本次校准试验采用第二种方法进行。

根据厂家提供的输出信号，将原始合成频率输入到校准台，而修正电压和修正频率分别输出到Agilent34401A电流电压表和TDS2044示波器，该设备均在检验有效期内。考虑到计量标准台的安全和实际的使用情况，校准试验从燃油流量100L／h到5000L／h，每隔100L／h进行一次测量。测量参数包括环境温度、油温、油压、标准流量值、设定流量值、原始频率、修正频率、修正电流等参数。

2试验结果

厂家提供的流量计算有两种方法，一种是利用校准后的电流和流量的关系，另一种是利用校准后的频率和流量的关系，分别如图3和图4所示。在试验过程中，发现修正电流比修正频率稳定性好。因此，本文采用修正电流和流量的关系进行比较。图5给出了厂家流量以及试验流量数据和修正电流的关系图。为了便于比较两者的差别，图6对图5的局部进行放大。由图6可以看出，两者有一定的差异。试验结果线性度较好，为了对比两者的差别，对试验流量数据进行拟合。通过对一些流量点进行计算，取不同的修正电流，可得出两者之间的相对误差（如图7所示）。从图7可以看出，在整个工作范围中，相对误差基本保持在5‰。

对校准结果进行不确定度合成，燃油流量标准装置不确定度为0．05％（测量范围为0．1～100m3／h），根据试验时的实际流量值计算，可得实际流量的标准方差S，合成不确定度如公式（1）。通过试验数据可以得知，整个试验过程中，油温变化最大为0．5℃（最大油温25．78℃，最低温度为25．27℃），故采用油温25．6℃进行运动粘度系数计算。根据图9，将燃油温度及运动粘度系数关系拟合并计算，可得该温度下燃油粘度系数为1．373556mm2／s。其中，FREQ为双转子流量计原始频率输出值，WF为校准台燃油流量标准值（L／h），VISC为当前燃油温度下的燃油运动粘度系数。图10所示为该双转子燃油流量计K－FREQ／VISC特性校准特性曲线图［3］。由图可见，该校准曲线不平滑，应用起来较为不便。根据图10所示，鉴于K因子特性图应用较不便，将其作为备份方法，试飞中首选修正电流和校准流量值的曲线。

3结论及展望

根据校准结果，得到修正电流和试验流量值的关系以及K－FREQ／VISC特性校准特性曲线图。将修正电流和试验流量值的关系曲线作为试飞时的首选方案，修正频率和校准流量值的曲线作为次选方案，K－FREQ／VISC特性校准特性曲线图作为备份方案。通过此次双转子流量计校准试验，对以后校准试验有以下可改进的地方：（1）计量标准台应当有满足流量计的工作范围（至少满足被试对象的工作范围）的能力，包括压力、流量等；（2）计量标准台应当能模拟不同的油温来进行试验，最好能覆盖试验对象在高寒和高温的温度范围，为燃油流量计算提供准确的运动粘度系数和密度值。

作者：王朝蓬 苗禾状 左泽敏 高扬 单位：中国飞行试验研究院